半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于得到一种接合部的可靠性高的半导体装置。本发明专利技术所涉及的半导体装置具有：绝缘基板(1)，其形成有导电性图案(4b)；以及电极端子(6)及半导体元件，它们与导电性图案(4b)接合，电极端子(6)和导电性图案(4b)在接合面(7)处进行了超声波接合，进行超声波接合的部位为多个。

Semiconductor device

The aim of the invention is to obtain a semiconductor device with high reliability. The invention relates to a semiconductor device having an insulating substrate (1), the formation of a conductive pattern (4b); and the electrode terminals (6) and a semiconductor element, and a conductive pattern (4b) bonding electrode terminal (6) and the conductive pattern (4b) in the joint surface (7). The ultrasonic bonding, ultrasonic bonding sites for multiple.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体装置，特别地，涉及一种通过超声波接合而接合了电极端子的半导体装置。
技术介绍
当前，功率半导体成为在小型的电子设备乃至汽车、新干线等、电力送配电这样的多个领域不可或缺的设备。其使用地域、应用领域逐年扩大，在诸如汽车、新干线、电力这些领域，不仅要求高可靠性和长寿命，还要求大电流化、高耐压化、宽范围的工作温度，特别是耐高温。现有的焊料接合技术不能确保高温下的取决于焊料原材料的可靠性，难以制作满足条件的元件。作为用于解决该问题的接合技术之一而引入超声波接合。在这里，考虑在绝缘基板表面形成导电性图案、在导电性图案接合了半导体元件及电极端子的半导体装置。当前，电极端子和导电性图案在1个部位进行超声波接合。如果在高温条件下长期使用功率半导体元件，则由于电极端子和形成有导电性图案的绝缘基板之间的热膨胀系数之差而产生热应力，有时接合部分会发生剥离。另外，与半导体装置的大电流化相伴，需要使电极端子的截面积增大。即，需要通过增大电极端子的厚度、宽度，从而增大电极端子的尺寸。由于电极端子的尺寸增大，因此端子的刚性也变大。因此存在下述问题，即，与通过功率半导体元件的动作而产生的发热所引起的封装体的位移相伴的向接合部施加的应力也增加，发生接合强度的下降、端子剥离。并且，由于电极端子的厚度、接合面的面积变大，超声波接合能量变得难以向接合面传输。为了提高超声波接合的接合力，通常采取使接合载荷和超声波功率增大的方法。但是存在下述问题，即，如果增大它们，则破坏在导电性图案下部设置的绝缘基板。因此，在专利文献1中公开了下述技术，即，在进行超声波接合的信号端子的多个部位之间形成狭缝，实施稳定的超声波接合。另外，在专利文献2中公开了下述技术，即，在多个部位进行金属带和半导体芯片之上的电极焊盘的超声波接合，增大接合面积。专利文献1：日本特开2010－10537号公报专利文献2：日本特开2012－146747号公报
技术实现思路
但是，上述现有技术存在以下这些应该解决的课题。在专利文献1中，虽然充分地得到了接合的初始强度，但是对于与半导体模块的使用相伴的电极的发热所导致的热应力而言较弱。电极的接合部分被隔着狭缝而分割开，各接合部位视为1个部位，应力的发生可能导致多个接合全部剥离。在专利文献2中对一体的金属带的多个部位进行超声波接合，但接合部位彼此间的非接合部位从对象元件浮起而成为空隙。这可以认为是，由于接合对象是带，因此通常厚度薄至小于或等于300μm，因而如果不设置空隙，则带断裂。由于本专利技术将厚度大于或等于0.5mm的电极作为接合对象，因此不至于断裂，因而不需要设置空隙。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种接合部的可靠性高的半导体装置。本专利技术所涉及的半导体装置具有：绝缘基板，其形成有导电性图案；以及电极端子及半导体元件，它们与导电性图案接合，电极端子和导电性图案在接合面处进行了超声波接合，进行超声波接合的部位为多个。另外，本专利技术所涉及的半导体装置具有：绝缘基板，其形成有导电性图案；以及电极端子及半导体元件，它们与导电性图案接合，电极端子和导电性图案在接合面处进行了超声波接合，在接合面处，在电极端子设置凸部且在导电性图案设置凹部，或者在电极端子设置凹部且在导电性图案设置凸部，凸部和凹部嵌合。专利技术的效果根据本专利技术所涉及的半导体装置，在接合面处设置多个通过超声波接合而产生的接合部。由此，能够减小各接合部的面积。由此，能够减小对各接合部施加的热应力的绝对值，因此能够抑制接合面的剥离。另外，由于使接合部的总面积增加，因此得到可靠性高的半导体装置。另外，根据本专利技术所涉及的半导体装置，在进行超声波接合之前，使凸部和凹部嵌合，从而电极端子相对于导电性图案的定位变得容易。由此，在超声波接合时电极端子和导电性图案的相对位置稳定，充分地得到超声波接合的能量。由于得到稳定的超声波接合，因此能够得到接合可靠性高的半导体装置。通过以下的详细说明和附图，使得本专利技术的目的、特征、方案以及优点更清楚。附图说明图1是实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。图2是实施方式1所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图3是实施方式2所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图4是实施方式3所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图5是实施方式4所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图6是实施方式5所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。图7是实施方式5所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图8是实施方式6所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图9是实施方式7所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图10是实施方式8所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图11是实施方式9所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。图12是实施方式9所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的剖视图。图13是实施方式10所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。图14是前提技术所涉及的半导体装置的剖视图。图15是前提技术所涉及的半导体装置的俯视图和电极端子的剖视图。图16是前提技术所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。具体实施方式＜前提技术＞在对本专利技术的实施方式进行说明之前，对作为本专利技术的前提的技术进行说明。图14是前提技术中的半导体装置(功率模块)的剖视图。前提技术中的半导体装置具有绝缘基板1或者绝缘片、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)芯片2、SBD(ShottkeyBarrierDiode)芯片3、导电性图案4a、4b、电极端子6、导线14、封装材料9、嵌出成形外壳10、基座板11。在用于散热的基座板11之上经由接合材料8而接合有绝缘基板1。在绝缘基板1之上设置由导电性材料构成的导电性图案4a、4b。在导电性图案4a通过接合材料而搭载有MOSFET芯片2及SBD芯片3。在接合面7处，在导电性图案4b接合有电极端子6。MOSFET芯片2和SBD芯片3的电极通过导线14而接合。另外，SBD芯片3的电极和导电性图案4b通过导线14而接合。在基座板11通过粘结剂12而粘结有嵌出成形外壳10。嵌出成形外壳10由绝缘性的封装材料9进行填充，该绝缘性的封装材料9由硅凝胶、弹性体等构成。导电性图案4a、4b是通过对钎焊于绝缘基板1的铜板进行蚀刻而形成的。铜板也可以是铝板。导电性图案4a、4b表面也可以由镍覆盖。绝缘基板1使用的是由AlN构成的绝缘材料，但也可以是诸如Al2O3、Si3N4这些绝缘材料。搭载有MOSFET芯片2作为半导体元件，但也可以是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)。另外，SBD芯片3也可以是FWD(FreeWheelDiode)。此外，半导体元件也可以从以Si、SiC、GaN为基材的元件中选择。导线14是直径400μm的Al导线，但也可以是由Al合金构成的配线、板状的Al板、由Cu构成的导电性优良的金属导线。通常使用焊料作为导电性的接合材料8，但为了应对高温工作，有时也使用粒径为几nm左右的微细的Ag颗粒的烧结体。另外，在是处理小电流的半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其具有：绝缘基板(1)，其形成有导电性图案(4b)；以及电极端子(6)及半导体元件，它们与所述导电性图案(4b)接合，所述电极端子(6)和所述导电性图案(4b)在接合面(7)处进行了超声波接合，进行所述超声波接合的部位为多个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具有：绝缘基板(1)，其形成有导电性图案(4b)；以及电极端子(6)及半导体元件，它们与所述导电性图案(4b)接合，所述电极端子(6)和所述导电性图案(4b)在接合面(7)处进行了超声波接合，进行所述超声波接合的部位为多个。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接合面(7)为1个，在所述接合面(7)处，在多个部位进行了超声波接合。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接合面(7a、7b、7c、7d)为多个，所述电极端子(6)的根部(6a、6b、6c、6d)进行分支，由分支后的各所述根部(6a、6b、6c、6d)形成所述多个接合面(7a、7b、7c、7d)，各接合面(7a、7b、7c、7d)具有至少1个进行超声波接合的部位。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述电极端子(6)为平板状，所述电极端子(6)的根部(6a、6b)在其厚度方向或者其宽度方向进行分支。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述电极端子(6)的根部(6a、6b、6c、6d)分支为2个、3个或者4个。6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述电极端子(6)的根部(6a、6b、6c、6d)分支为2个、3个或者4个。7.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述电极端子(6)的根部的进行分支的部分以如下方式分...

【专利技术属性】
技术研发人员：北岛由美惠，柳本辰则，新井规由，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP